JP6142490B2 - Electric cylinder - Google Patents

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  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

本発明は、電動モータを駆動源とする電動シリンダに関する。   The present invention relates to an electric cylinder using an electric motor as a drive source.

従来、アクチュエータ用のシリンダとしては、空圧駆動のエアーシリンダや油圧駆動の油圧シリンダが一般的に使用され、特に大きな駆動力を必要としないものについては、エアーシリンダが多用されている。しかし、エアーシリンダ等のように流体圧で駆動する方式のシリンダは電気配線と流体配管が付属し、設置数が多い場合には、その分工事量が増大し、設置及び保全に必要なスペースも拡大する。   Conventionally, pneumatic cylinders that are pneumatically driven and hydraulic cylinders that are hydraulically driven are generally used as actuator cylinders, and those that do not require a large driving force are often used. However, cylinders that are driven by fluid pressure, such as air cylinders, come with electrical wiring and fluid piping, and if there are many installations, the amount of work increases and the space required for installation and maintenance also increases. Expanding.

流体圧駆動のシリンダに代わるものとしては、電動モータを駆動源とする電動シリンダが知られている。しかし、ほとんどの電動シリンダはシリンダロッドを進退駆動する手段としてボールねじを使用しているため、電動モータの制御が停電などにより不能になった場合には、シリンダロッドを元の初期位置に自動的に戻すことができないという問題がある。
このような問題を解消するため、特許文献１には、電動モータの駆動が停電などにより停止したときにピストンロッドを前後方向に移動可能とした電動シリンダが記載されている。 As an alternative to a fluid pressure driven cylinder, an electric cylinder using an electric motor as a drive source is known. However, since most electric cylinders use a ball screw as a means to drive the cylinder rod back and forth, if the control of the electric motor becomes impossible due to a power failure, the cylinder rod is automatically returned to its original initial position. There is a problem that it cannot be returned to.
In order to solve such a problem, Patent Document 1 describes an electric cylinder in which the piston rod can be moved in the front-rear direction when the drive of the electric motor is stopped due to a power failure or the like.

特開２００２−２１３４０６号公報JP 2002-213406 A

しかしながら、特許文献１に記載されたものは、電動モータが使用不能な場合に圧縮空気等の流体をシリンダケース内に導入してピストンロッドを前後方向に移動可能とする構成であるため、配管不要という当初の電動シリンダの利点が失われる。
例えば炉設備等の燃料や燃焼用空気の供給ラインに用いられるバルブは、停電等の異常時に災害防止及び設備保全のため、バルブを全閉または全開とする必要がある。しかし、現在の電動シリンダにはその機能がないため、そのような装置のアクチュエータには使用できない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、電動モータの制御が停電などにより不能となった時に圧縮空気等の流体圧を利用することなくシリンダロッドを初期位置に自動復帰させることのできる電動シリンダを提供することを目的とする。 However, what is described in Patent Document 1 is a configuration in which a fluid such as compressed air is introduced into the cylinder case when the electric motor cannot be used so that the piston rod can be moved in the front-rear direction. The advantage of the original electric cylinder is lost.
For example, a valve used in a fuel or combustion air supply line of a furnace facility or the like needs to be fully closed or fully opened in order to prevent a disaster and maintain the facility when an abnormality such as a power failure occurs. However, current electric cylinders do not have this function and cannot be used as actuators of such devices.
The present invention has been made in view of such circumstances, and when the control of the electric motor becomes impossible due to a power failure or the like, the cylinder rod is automatically returned to the initial position without using fluid pressure such as compressed air. An object of the present invention is to provide an electric cylinder that can be operated.

上記目的を達成するために、本発明の一態様は、電動モータの駆動力により直線運動する直動部材を有する動力伝達機構と、前記直動部材に連結されたシリンダロッドと、前記シリンダロッドを前進方向または後退方向に付勢する付勢部材と、前記電動モータの制御が不能であるときに前記動力伝達機構に対するモータ負荷を低減するモータ負荷低減手段と、を備え、前記電動モータは電磁ブレーキ付電動モータであり、前記電磁ブレーキは、前記電動モータの回転軸に制動力を付与する制動力付与部材と、該制動力付与部材を前記回転軸に押し付けるばね部材と、該ばね部材のばね力に抗して前記制動力付与部材を前記回転軸から引き離すソレノイドとを備え、前記モータ負荷低減手段は、前記電動モータの回転停止時には前記電磁ブレーキのソレノイドに電力を主電源から供給して前記電動モータの回転軸を回転不能に保持し、前記電動モータの回転時には前記ソレノイドへの前記主電源からの電力の供給を遮断して前記電磁ブレーキを開放状態に制御し、前記電動モータの制御が不能となったときには、前記ソレノイドに電力をバッテリー電源から供給して前記電磁ブレーキを開放状態に制御する電磁ブレーキ制御手段であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a power transmission mechanism having a linear motion member that linearly moves by a driving force of an electric motor, a cylinder rod connected to the linear motion member, and the cylinder rod. An urging member for urging in a forward direction or a backward direction; and a motor load reducing means for reducing a motor load on the power transmission mechanism when the electric motor cannot be controlled. The electromagnetic brake includes a braking force applying member that applies a braking force to the rotating shaft of the electric motor, a spring member that presses the braking force applying member against the rotating shaft, and a spring force of the spring member said braking force applying member and a solenoid for separating from said rotary shaft against the motor load reducing means, wherein during the rotation stop of the electric motor the electromagnetic brake Electric power is supplied from a main power source to the solenoid of the motor to keep the rotating shaft of the electric motor non-rotatable, and when the electric motor rotates, the power supply from the main power source to the solenoid is cut off and the electromagnetic brake is It is an electromagnetic brake control means for controlling the electromagnetic brake to an open state by supplying electric power to the solenoid from a battery power source when the electric motor is disabled when the open motor is controlled.

また、前記動力伝達機構はラック・ピニオン機構であり、前記直動部材はラックギヤであることが好ましい。 Also, the power transmission mechanism is a rack and pinion mechanism, it is preferable that the linear motion member is a rack gear.

本発明の一態様によれば、電動モータの制御が停電などにより不能になると動力伝達機構に対するモータ負荷がモータ負荷低減手段により低減され、これにより、付勢部材の付勢力によりシリンダロッドを初期位置に戻すことが可能となる。したがって、電動モータの制御が停電などにより不能となった時に圧縮空気等の流体圧を利用することなくシリンダロッドを初期位置に自動復帰させることができる。また、シリンダケースに流体配管を付設する必要もないので、工事費用と設置スペースの低減を図ることができる。   According to one aspect of the present invention, when the control of the electric motor is disabled due to a power failure or the like, the motor load on the power transmission mechanism is reduced by the motor load reducing means, whereby the cylinder rod is moved to the initial position by the biasing force of the biasing member. It becomes possible to return to. Therefore, when the control of the electric motor becomes impossible due to a power failure or the like, the cylinder rod can be automatically returned to the initial position without using fluid pressure such as compressed air. Further, since it is not necessary to attach a fluid pipe to the cylinder case, it is possible to reduce the construction cost and the installation space.

本発明の第１の実施形態に係る電動シリンダの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the electric cylinder which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る電動シリンダの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the electric cylinder which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図２に示す電動シリンダの要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the electric cylinder shown in FIG. 本発明の第３の実施形態の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the 3rd Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の電動シリンダを開閉弁開閉用アクチュエータとして適用した第１の実施形態を示す図である。図１に示されるように、本発明の第１の実施形態に係る電動シリンダ１０は、電動モータ１１を駆動源とするものであって、ラック・ピニオン機構１４、シリンダロッド１８、付勢部材２１および電磁クラッチ２３を備えている。
電動モータ１１は回転軸１２及び電磁ブレーキ１３を有し、電動モータ１１が回転停止状態にあるときには電磁ブレーキ１３のブレーキ力により回転軸１２が回転不能な状態に保持されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a first embodiment in which the electric cylinder of the present invention is applied as an on-off valve opening / closing actuator. As shown in FIG. 1, the electric cylinder 10 according to the first embodiment of the present invention uses an electric motor 11 as a drive source, and includes a rack and pinion mechanism 14, a cylinder rod 18, and an urging member 21. And an electromagnetic clutch 23.
The electric motor 11 has a rotating shaft 12 and an electromagnetic brake 13. When the electric motor 11 is in a rotation stopped state, the rotating shaft 12 is held in a non-rotatable state by the braking force of the electromagnetic brake 13.

動力伝達機構としてのラック・ピニオン機構１４は電動モータ１１の駆動力を直線運動に変換するものであって、ラックギヤ１５を有している。また、ラック・ピニオン機構１４はラックギヤ１５と噛み合うピニオンギヤ１６と、ピニオンギヤ１６に電動モータ１１の駆動力を伝えるピニオンギヤ軸１７とを有し、ピニオンギヤ軸１７からピニオンギヤ１６に電動モータ１１の駆動力が伝わるとラックギヤ１５が図中左右方向に直線運動するようになっている。   A rack and pinion mechanism 14 as a power transmission mechanism converts a driving force of the electric motor 11 into a linear motion, and has a rack gear 15. The rack and pinion mechanism 14 has a pinion gear 16 that meshes with the rack gear 15, and a pinion gear shaft 17 that transmits the driving force of the electric motor 11 to the pinion gear 16, and the driving force of the electric motor 11 is transmitted from the pinion gear shaft 17 to the pinion gear 16. The rack gear 15 linearly moves in the left-right direction in the figure.

シリンダロッド１８は、ラックギヤ１５の一端に連結されている。従って、ラックギヤ１５が直線運動すると、これに伴ってシリンダロッド１８が軸方向に進退動作するようになっている。なお、本実施形態では、ラックギヤ１５の一端が連結されたシリンダロッド１８の端部と反対側の端部（シリンダロッド１８の先端部）に、開閉弁２０が連結部材１９を介して連結されている。   The cylinder rod 18 is connected to one end of the rack gear 15. Accordingly, when the rack gear 15 moves linearly, the cylinder rod 18 moves forward and backward in the axial direction. In the present embodiment, the on-off valve 20 is connected via the connecting member 19 to the end opposite to the end of the cylinder rod 18 to which one end of the rack gear 15 is connected (the tip of the cylinder rod 18). Yes.

付勢部材２１はシリンダロッド１８を図中左方（シリンダロッド１８の前進方向）に付勢するものであって、例えばコイルばねから形成されていると共に、ラックギヤ１５及びシリンダロッド１８を移動可能に収納するシリンダケース２２に収容されている。
モータ負荷低減手段としての電磁クラッチ２３は電動モータ１１が停電などにより制御不能であるときに電動モータ１１をラック・ピニオン機構１４から切り離すものであって、電動モータ１１の回転軸１２とラック・ピニオン機構１４のピニオンギヤ軸１７との間に設けられている。
なお、電動モータ１１としては、シリンダロッド１８にかかる負荷力をＦ１、シリンダロッド１８に作用する付勢部材２１の付勢力をＦ２とした場合、モータ駆動力ＭＴがＭＴ＞Ｆ１＋Ｆ２であるものが好ましい。 The urging member 21 urges the cylinder rod 18 to the left in the drawing (the forward direction of the cylinder rod 18). The urging member 21 is formed of, for example, a coil spring, and can move the rack gear 15 and the cylinder rod 18. The cylinder case 22 is accommodated.
The electromagnetic clutch 23 as a motor load reducing means is for separating the electric motor 11 from the rack and pinion mechanism 14 when the electric motor 11 is uncontrollable due to a power failure or the like, and the rotating shaft 12 and the rack and pinion of the electric motor 11 are separated. It is provided between the pinion gear shaft 17 of the mechanism 14.
The electric motor 11 preferably has a motor driving force MT satisfying MT> F1 + F2, where F1 is a load force applied to the cylinder rod 18 and F2 is a biasing force of the biasing member 21 acting on the cylinder rod 18. .

このような構成において、電動モータ１１の回転軸１２が所定方向に回転し、電動モータ１１の駆動力が電磁クラッチ２３、ピニオンギヤ軸１７及びピニオンギヤ１６を介してラックギヤ１５に伝わると、ラックギヤ１５が図中右方に直線運動する。そして、ラックギヤ１５が図中右方に直線運動すると、これに伴ってシリンダロッド１８が付勢部材２１の付勢力に抗して図１（ａ）に示す位置（初期位置）から図１（ｂ）に示す位置に移動すると共に、開閉弁２０が閉状態から開状態に切り替わる。
ラックギヤ１５及びシリンダロッド１８が図１（ｂ）に示す位置にあるときに電動モータ１１の駆動力によりラックギヤ１５が図中左方に直線運動すると、ラックギヤ１５の直線運動に伴ってシリンダロッド１８が図１（ｂ）に示す位置から図１（ａ）に示す位置（初期位置）に移動し、これにより、開閉弁２０が開状態から閉状態に切り替わる。 In such a configuration, when the rotating shaft 12 of the electric motor 11 rotates in a predetermined direction and the driving force of the electric motor 11 is transmitted to the rack gear 15 via the electromagnetic clutch 23, the pinion gear shaft 17 and the pinion gear 16, the rack gear 15 is Move in a straight line to the middle right. When the rack gear 15 linearly moves to the right in the drawing, the cylinder rod 18 moves against the urging force of the urging member 21 from the position (initial position) shown in FIG. ) And the on-off valve 20 is switched from the closed state to the open state.
When the rack gear 15 and the cylinder rod 18 are linearly moved to the left in the drawing by the driving force of the electric motor 11 when the rack gear 15 and the cylinder rod 18 are in the positions shown in FIG. 1B, the cylinder rod 18 is moved along with the linear movement of the rack gear 15. It moves from the position shown in FIG. 1 (b) to the position (initial position) shown in FIG. 1 (a), whereby the on-off valve 20 is switched from the open state to the closed state.

また、ラックギヤ１５及びシリンダロッド１８が図１（ｂ）に示す位置にあるときに図１（ｂ）に示す位置にあるときに電動モータ１１が停電などにより制御不能になると、本実施形態では、電磁クラッチ２３が開放状態となる。これにより、電動モータ１１がラック・ピニオン機構１４から切り離された状態となり、付勢部材２１の付勢力によりラックギヤ１５及びシリンダロッド１８が図１（ｂ）に示す位置から図１（ａ）に示す位置（初期位置）に戻される。   Further, when the electric motor 11 becomes uncontrollable due to a power failure or the like when the rack gear 15 and the cylinder rod 18 are in the position shown in FIG. 1B when the rack gear 15 and the cylinder rod 18 are in the position shown in FIG. The electromagnetic clutch 23 is released. As a result, the electric motor 11 is disconnected from the rack and pinion mechanism 14, and the rack gear 15 and the cylinder rod 18 are moved from the position shown in FIG. 1B to the position shown in FIG. Return to position (initial position).

したがって、上述した本発明の第１の実施形態では、電動モータ１１の制御が停電などにより不能となったときに圧縮空気等の流体圧を利用することなくシリンダロッド１８を初期位置に自動復帰させることができる。また、電動モータ１１の回転軸１２が電磁ブレーキ１３により回転不能にロックされている場合でも電動モータ１１の制御が不能であるときにシリンダロッド１８を初期位置に自動復帰させることができる。さらに、シリンダケース２２に流体配管を付設する必要がないので、工事費用と設置スペースの低減を図ることができる。   Therefore, in the first embodiment of the present invention described above, the cylinder rod 18 is automatically returned to the initial position without using fluid pressure such as compressed air when the control of the electric motor 11 becomes impossible due to a power failure or the like. be able to. Even when the rotating shaft 12 of the electric motor 11 is locked so as not to rotate by the electromagnetic brake 13, the cylinder rod 18 can be automatically returned to the initial position when the control of the electric motor 11 is impossible. Furthermore, since it is not necessary to attach fluid piping to the cylinder case 22, it is possible to reduce the construction cost and installation space.

次に、図２及び図３を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
図２に示されるように、本発明の第２の実施形態に係る電動シリンダ１０は電動モータ１１を駆動源とするものであって、ラック・ピニオン機構１４、シリンダロッド１８、付勢部材２１、モータ制御器２５（図３参照）および電磁ブレーキ制御装置２７（図３参照）を備えている。
動力伝達機構としてのラック・ピニオン機構１４は電動モータ１１の駆動力を直線運動に変換するものであって、ラックギヤ１５を有している。また、ラック・ピニオン機構１４はラックギヤ１５と噛み合うピニオンギヤ１６と、ピニオンギヤ１６に電動モータ１１の駆動力を伝えるピニオンギヤ軸１７とを有し、ピニオンギヤ軸１７からピニオンギヤ１６に電動モータ１１の駆動力が伝わるとラックギヤ１５が図中左右方向に直線運動するようになっている。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the electric cylinder 10 according to the second embodiment of the present invention uses an electric motor 11 as a drive source, and includes a rack and pinion mechanism 14, a cylinder rod 18, a biasing member 21, A motor controller 25 (see FIG. 3) and an electromagnetic brake control device 27 (see FIG. 3) are provided.
A rack and pinion mechanism 14 as a power transmission mechanism converts a driving force of the electric motor 11 into a linear motion, and has a rack gear 15. The rack and pinion mechanism 14 includes a pinion gear 16 that meshes with the rack gear 15, and a pinion gear shaft 17 that transmits the driving force of the electric motor 11 to the pinion gear 16, and the driving force of the electric motor 11 is transmitted from the pinion gear shaft 17 to the pinion gear 16. The rack gear 15 linearly moves in the left-right direction in the figure.

シリンダロッド１８は、ラックギヤ１５の一端に連結されている。従って、ラックギヤ１５が直線運動すると、これに伴ってシリンダロッド１８が軸方向に進退動作するようになっている。なお、本実施形態では、ラックギヤ１５の一端が連結されたシリンダロッド１８の端部と反対側の端部（シリンダロッド１８の先端部）に、開閉弁２０が連結部材１９を介して連結されている。
付勢部材２１はシリンダロッド１８を図中左方（シリンダロッド１８の前進方向）に付勢するものであって、例えばコイルばねから形成されていると共に、ラックギヤ１５及びシリンダロッド１８を移動可能に収納するシリンダケース２２に収容されている。 The cylinder rod 18 is connected to one end of the rack gear 15. Accordingly, when the rack gear 15 moves linearly, the cylinder rod 18 moves forward and backward in the axial direction. In the present embodiment, the on-off valve 20 is connected via the connecting member 19 to the end opposite to the end of the cylinder rod 18 to which one end of the rack gear 15 is connected (the tip of the cylinder rod 18). Yes.
The urging member 21 urges the cylinder rod 18 to the left in the drawing (the forward direction of the cylinder rod 18). The urging member 21 is formed of, for example, a coil spring, and can move the rack gear 15 and the cylinder rod 18. The cylinder case 22 is accommodated.

電動モータ１１は回転軸１２を有し、この回転軸１２の先端部はカップリング２４を介してラック・ピニオン機構１４のピニオンギヤ軸１７に連結されている。また、電動モータ１１は電動モータ１１の回転停止時に回転軸１２を回転不能に保持する電磁ブレーキ１３を有し、この電磁ブレーキ１３は、例えば図３に示されるように、回転軸１２に制動力を付与する制動力付与部材１３ａと、制動力付与部材１３ａを回転軸１２に押し付けるばね部材１３ｂと、ばね部材１３ｂのばね力に抗して制動力付与部材１３ａを回転軸１２から引き離すソレノイド１３ｃとを有して構成されている。   The electric motor 11 has a rotating shaft 12, and the distal end portion of the rotating shaft 12 is connected to a pinion gear shaft 17 of the rack and pinion mechanism 14 via a coupling 24. Further, the electric motor 11 has an electromagnetic brake 13 that holds the rotating shaft 12 in a non-rotatable state when the electric motor 11 stops rotating. The electromagnetic brake 13 applies a braking force to the rotating shaft 12 as shown in FIG. 3, for example. A braking force applying member 13a for applying force, a spring member 13b for pressing the braking force applying member 13a against the rotating shaft 12, and a solenoid 13c for pulling the braking force applying member 13a away from the rotating shaft 12 against the spring force of the spring member 13b. It is comprised.

モータ制御器２５は電動モータ１１をオンオフ制御するものであって、このモータ制御器２５には、電動モータ１１を回転させるための電力が主電源２６から供給されている。
モータ負荷低減手段としての電磁ブレーキ制御装置２７は電動モータ１１の電磁ブレーキ１３を制御するものであって、図３に示されるように、電動モータ１１の回転停止時には電磁ブレーキ１３のソレノイド１３ｃに電力を主電源２６から供給して電動モータ１１の回転軸１２を回転不能に保持し、電動モータ１１の回転時にはソレノイド１３ｃへの電力供給を遮断して電磁ブレーキ１３を開放状態に制御するように構成されている。また、電動モータ１１の制御が不能となったときには、電磁ブレーキ１３のソレノイド１３ｃにバッテリー電源２８（図３参照）の電力を供給して電磁ブレーキ１３を開放状態に制御するように構成されている。
なお、図３の（ａ）は電動モータ１１が回転停止状態にあるときの電磁ブレーキ１３の状態を示し、図３の（ｂ）は電動モータ１１の回転時や電動モータ１１の制御が不能である時の電磁ブレーキ１３の状態を示している。 The motor controller 25 controls on / off of the electric motor 11, and electric power for rotating the electric motor 11 is supplied to the motor controller 25 from the main power supply 26.
The electromagnetic brake control device 27 as the motor load reducing means controls the electromagnetic brake 13 of the electric motor 11. As shown in FIG. 3, when the electric motor 11 stops rotating, power is supplied to the solenoid 13 c of the electromagnetic brake 13. Is supplied from the main power supply 26 so that the rotary shaft 12 of the electric motor 11 is held unrotatable. When the electric motor 11 rotates, the power supply to the solenoid 13c is cut off and the electromagnetic brake 13 is controlled to be opened. Has been. When the control of the electric motor 11 becomes impossible, the electric power of the battery power supply 28 (see FIG. 3) is supplied to the solenoid 13c of the electromagnetic brake 13 to control the electromagnetic brake 13 to the open state. .
3A shows the state of the electromagnetic brake 13 when the electric motor 11 is in the rotation stop state, and FIG. 3B shows that the electric motor 11 cannot be controlled when the electric motor 11 rotates. The state of the electromagnetic brake 13 at a certain time is shown.

このような構成において、電動モータ１１の回転軸１２が所定方向に回転し、電動モータ１１の駆動力がピニオンギヤ軸１７、ピニオンギヤ１６を介してラックギヤ１５に伝わると、ラックギヤ１５が図中右方に直線運動する。そして、ラックギヤ１５が図中右方に直線運動すると、これに伴ってシリンダロッド１８が付勢部材２１の付勢力に抗して図２（ａ）に示す位置（初期位置）から図２（ｂ）に示す位置に移動すると共に、開閉弁２０が閉状態から開状態に切り替わる。   In such a configuration, when the rotating shaft 12 of the electric motor 11 rotates in a predetermined direction and the driving force of the electric motor 11 is transmitted to the rack gear 15 via the pinion gear shaft 17 and the pinion gear 16, the rack gear 15 moves to the right in the drawing. Move linearly. When the rack gear 15 linearly moves to the right in the figure, the cylinder rod 18 resists the urging force of the urging member 21 and moves from the position (initial position) shown in FIG. ) And the on-off valve 20 is switched from the closed state to the open state.

ラックギヤ１５及びシリンダロッド１８が図２（ａ）に示す位置から図２（ｂ）に示す位置に移動し、電動モータ１１の回転が停止すると、電磁ブレーキ１３がＯＮ状態となり、図３（ａ）に示されるように、電磁ブレーキ１３の制動力付与部材１３ａがばね部材１３ｂのばね力で回転軸１２の外周面に押し付けられることによって、電動モータ１１の回転軸１２が回転不能状態に保持される。
ラックギヤ１５及びシリンダロッド１８が図２（ｂ）に示す位置にあるときに電動モータ１１の駆動力によりラックギヤ１５が図中左方に直線運動すると、ラックギヤ１５の直線運動に伴ってシリンダロッド１８が図２（ｂ）に示す位置から図２（ａ）に示す位置（初期位置）に移動し、これにより、開閉弁２０が開状態から閉状態に切り替わる。 When the rack gear 15 and the cylinder rod 18 are moved from the position shown in FIG. 2A to the position shown in FIG. 2B and the rotation of the electric motor 11 is stopped, the electromagnetic brake 13 is turned on, and FIG. As shown in FIG. 4, the braking force applying member 13a of the electromagnetic brake 13 is pressed against the outer peripheral surface of the rotating shaft 12 by the spring force of the spring member 13b, whereby the rotating shaft 12 of the electric motor 11 is held in a non-rotatable state. .
When the rack gear 15 and the cylinder rod 18 are in the position shown in FIG. 2B, when the rack gear 15 linearly moves to the left in the drawing by the driving force of the electric motor 11, the cylinder rod 18 moves along with the linear movement of the rack gear 15. It moves from the position shown in FIG. 2B to the position shown in FIG. 2A (initial position), whereby the on-off valve 20 is switched from the open state to the closed state.

また、ラックギヤ１５及びシリンダロッド１８が図２（ｂ）に示す位置にあるときに電動モータ１１が停電などにより制御不能になると、バッテリー電源２８の電力が電磁ブレーキ制御装置２７を介して電磁ブレーキ１３のソレノイド１３ｃに供給される。これにより、電磁ブレーキ１３のソレノイド１３ｃが励磁状態となり、図３（ｂ）に示されるように、電磁ブレーキ１３の制動力付与部材１３ａが回転軸１２の外周面から引き離されることで、電磁ブレーキ１３が開放状態となる。そして、電磁ブレーキ１３が開放状態になると、電動モータ１１の回転軸１２が回転フリーな状態となり、回転軸１２が回転フリーな状態となることによってラックギヤ１５及びシリンダロッド１８が付勢部材２１の付勢力により図２（ｂ）に示す位置から図２（ａ）に示す位置に戻される。
したがって、上述した本発明の第２の実施形態では、電動モータ１１の制御が停電などにより不能となったときに圧縮空気等の流体圧を利用することなくシリンダロッド１８を初期位置に自動復帰させることができる。また、シリンダケース２２に流体配管を付設する必要がないので、工事費用と設置スペースの低減を図ることができる。 If the electric motor 11 becomes uncontrollable due to a power failure or the like when the rack gear 15 and the cylinder rod 18 are at the positions shown in FIG. 2B, the electric power of the battery power supply 28 is supplied to the electromagnetic brake 13 via the electromagnetic brake control device 27. Is supplied to the solenoid 13c. As a result, the solenoid 13c of the electromagnetic brake 13 is in an excited state, and the braking force applying member 13a of the electromagnetic brake 13 is pulled away from the outer peripheral surface of the rotating shaft 12 as shown in FIG. Becomes an open state. When the electromagnetic brake 13 is released, the rotary shaft 12 of the electric motor 11 is in a rotation-free state, and the rack gear 15 and the cylinder rod 18 are attached to the biasing member 21 by the rotation shaft 12 being in a rotation-free state. The position is returned from the position shown in FIG. 2B to the position shown in FIG.
Therefore, in the above-described second embodiment of the present invention, when the control of the electric motor 11 is disabled due to a power failure or the like, the cylinder rod 18 is automatically returned to the initial position without using fluid pressure such as compressed air. be able to. Further, since there is no need to attach a fluid pipe to the cylinder case 22, it is possible to reduce the construction cost and the installation space.

図４は本発明の第３の実施形態に係る電動シリンダの要部を示す図であり、第３の実施形態では、電動モータ１１の電磁ブレーキ１３が、回転軸１２に制動力を付与する制動力付与部材１３ａと、制動力付与部材１３ａを回転軸１２から引き離すばね部材１３ｄと、ばね部材１３ｄのばね力に抗して制動力付与部材１３ａを回転軸１２に押し付けるソレノイド１３ｅとから構成されている。   FIG. 4 is a view showing a main part of an electric cylinder according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the electromagnetic brake 13 of the electric motor 11 applies a braking force to the rotating shaft 12. A power applying member 13a, a spring member 13d that pulls the braking force applying member 13a away from the rotating shaft 12, and a solenoid 13e that presses the braking force applying member 13a against the rotating shaft 12 against the spring force of the spring member 13d. Yes.

また、電磁ブレーキ１３を制御する電磁ブレーキ制御装置２７は、モータ制御器２５からの制御信号に応じて開閉する開閉スイッチ２９を有している。この開閉スイッチ２９は、図４（ａ）に示されるように、電動モータ１１の回転が停止しているときには閉状態となり、これにより、主電源２６の電力が開閉スイッチ２９を介して電磁ブレーキ１３のソレノイド１３ｅに供給される。また、図４（ｂ）に示されるように、電動モータ１１が回転しているときには開状態となり、ソレノイド１３ｅへの電力供給が遮断されるようになっている。   The electromagnetic brake control device 27 that controls the electromagnetic brake 13 has an open / close switch 29 that opens and closes in response to a control signal from the motor controller 25. As shown in FIG. 4A, the open / close switch 29 is closed when the rotation of the electric motor 11 is stopped, whereby the electric power of the main power supply 26 is supplied to the electromagnetic brake 13 via the open / close switch 29. To the solenoid 13e. Further, as shown in FIG. 4B, when the electric motor 11 is rotating, the electric motor 11 is in an open state, and the power supply to the solenoid 13e is cut off.

第３の実施形態では、電動モータ１１の制御が停電などにより不能になると、開閉スイッチ２９が閉状態であっても主電源２６の電力が電磁ブレーキ制御装置２７の開閉スイッチ２９を介して電磁ブレーキ１３のソレノイド１３ｅに供給されなくなる。これにより、図４（ｃ）に示されるように、電磁ブレーキ１３が開放状態となり、第２の実施形態と同様に、電動モータ１１の回転軸１２が回転フリーな状態となることによって図示しないラックギヤ及びシリンダロッドが付勢部材の付勢力により初期位置に戻される。したがって、電動モータ１１の制御が停電などにより不能となったときに圧縮空気等の流体圧を利用することなくシリンダロッドを初期位置に自動復帰させることができる。   In the third embodiment, when control of the electric motor 11 is disabled due to a power failure or the like, the electric power of the main power supply 26 is electromagnetically braked via the open / close switch 29 of the electromagnetic brake control device 27 even if the open / close switch 29 is closed. 13 is not supplied to the solenoid 13e. As a result, as shown in FIG. 4C, the electromagnetic brake 13 is opened, and the rack shaft (not shown) is brought about by the rotation shaft 12 of the electric motor 11 being in a rotation-free state, as in the second embodiment. The cylinder rod is returned to the initial position by the biasing force of the biasing member. Therefore, when the control of the electric motor 11 becomes impossible due to a power failure or the like, the cylinder rod can be automatically returned to the initial position without using fluid pressure such as compressed air.

また、第２の実施形態のように、バッテリー電源を使用しなくてもシリンダロッドを初期位置に自動復帰させることができる。
なお、上述した第１及び第２の実施形態では、シリンダロッドを付勢する付勢部材としてシリンダロッドの前進方向にシリンダロッドを付勢するものを例示したが、シリンダロッドの初期位置が図１（ｂ）や図２（ｂ）に示す位置である場合には、シリンダロッドを後退方向に付勢する付勢部材を用い、この付勢部材の付勢力によりシリンダロッドを初期位置に戻すように構成してもよい。
また、第１及び第２の実施形態では、本発明を開閉弁開閉用アクチュエータに適用した場合を例示したが、これに限られるものではなく、開閉弁以外の機器を駆動するアクチュエータについても適用可能である。 Further, as in the second embodiment, the cylinder rod can be automatically returned to the initial position without using a battery power source.
In the first and second embodiments described above, the urging member that urges the cylinder rod is exemplified as the urging member that urges the cylinder rod in the forward direction of the cylinder rod. In the position shown in FIG. 2B or FIG. 2B, a biasing member that biases the cylinder rod in the backward direction is used, and the cylinder rod is returned to the initial position by the biasing force of the biasing member. It may be configured.
Further, in the first and second embodiments, the case where the present invention is applied to an on-off valve opening / closing actuator is illustrated, but the present invention is not limited to this, and can also be applied to an actuator that drives equipment other than the on-off valve. It is.

加熱炉のバーナにリジェネレイティブバーナを導入するのに際し、燃料ガス用、燃焼空気用および排ガス用の各開閉弁を開閉駆動するアクチュエータとして、本発明の電動シリンダを採用した。リジェネレイティブバーナはバーナ１組（２台）に対し、それぞれ燃料ガス用、燃焼空気用、排ガス用の開閉弁が付属し、また燃料ガスを２段投入とする場合にはもう１台ずつ開閉弁が付属する。そのため、開閉弁のアクチュエータにエアーシリンダを使用する場合、エアー配管の量が多くなり、建設費用がかかるばかりでなく、圧縮空気の消費量も多く、運転費の増大要因となっている。しかし、本発明の電動シリンダを使用することにより、異常時の防災対策、設備保護の機能を確保しつつ、設備の簡素化、設備費および運転費の低減を図ることができる。   When introducing the regenerative burner to the burner of the heating furnace, the electric cylinder of the present invention is employed as an actuator for opening and closing the on-off valves for fuel gas, combustion air, and exhaust gas. Regenerative burners are equipped with on / off valves for fuel gas, combustion air, and exhaust gas for each set of burners (two units). When two stages of fuel gas are used, another unit is opened and closed. Comes with a valve. For this reason, when an air cylinder is used as the actuator for the on-off valve, the amount of air piping increases, which not only increases construction costs, but also consumes a lot of compressed air, which increases operating costs. However, by using the electric cylinder of the present invention, it is possible to simplify equipment and reduce equipment costs and operating costs while ensuring disaster prevention measures and equipment protection functions in the event of an abnormality.

１０…電動シリンダ
１１…電動モータ
１２…回転軸
１３…電磁ブレーキ
１３ａ…制動力付与部材
１３ｂ，１３ｄ…ばね部材
１３ｃ，１３ｅ…ソレノイド
１４…ラック・ピニオン機構
１５…ラックギヤ
１６…ピニオンギヤ
１７…ピニオンギヤ軸
１８…シリンダロッド
１９…連結部材
２０…開閉弁
２１…付勢部材
２２…シリンダケース
２３…電磁クラッチ
２４…カップリング
２５…モータ制御器
２６…主電源
２７…電磁ブレーキ制御装置
２８…バッテリー電源
２９…開閉スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric cylinder 11 ... Electric motor 12 ... Rotary shaft 13 ... Electromagnetic brake 13a ... Braking force provision member 13b, 13d ... Spring member 13c, 13e ... Solenoid 14 ... Rack and pinion mechanism 15 ... Rack gear 16 ... Pinion gear 17 ... Pinion gear shaft 18 ... Cylinder rod 19 ... Connecting member 20 ... Open / close valve 21 ... Biasing member 22 ... Cylinder case 23 ... Electromagnetic clutch 24 ... Coupling 25 ... Motor controller 26 ... Main power supply 27 ... Electromagnetic brake control device 28 ... Battery power supply 29 ... Open / close switch

Claims (2)

電動モータの駆動力により直線運動する直動部材を有する動力伝達機構と、前記直動部材に連結されたシリンダロッドと、前記シリンダロッドを前進方向または後退方向に付勢する付勢部材と、前記電動モータの制御が不能であるときに前記動力伝達機構に対するモータ負荷を低減するモータ負荷低減手段と、を備え、
前記電動モータは電磁ブレーキ付電動モータであり、
前記電磁ブレーキは、前記電動モータの回転軸に制動力を付与する制動力付与部材と、該制動力付与部材を前記回転軸に押し付けるばね部材と、該ばね部材のばね力に抗して前記制動力付与部材を前記回転軸から引き離すソレノイドとを備え、
前記モータ負荷低減手段は、前記電動モータの回転停止時には前記電磁ブレーキの前記ソレノイドに電力を主電源から供給して前記電動モータの回転軸を回転不能に保持し、前記電動モータの回転時には前記ソレノイドへの前記主電源からの電力の供給を遮断して前記電磁ブレーキを開放状態に制御し、前記電動モータの制御が不能となったときには、前記ソレノイドに電力をバッテリー電源から供給して前記電磁ブレーキを開放状態に制御する電磁ブレーキ制御手段であることを特徴とする電動シリンダ。 A power transmission mechanism having a linear motion member that linearly moves by a driving force of an electric motor; a cylinder rod coupled to the linear motion member; a biasing member that biases the cylinder rod in a forward or backward direction; Motor load reducing means for reducing the motor load on the power transmission mechanism when control of the electric motor is impossible,
The electric motor is an electric motor with an electromagnetic brake,
The electromagnetic brake includes a braking force applying member that applies a braking force to the rotating shaft of the electric motor, a spring member that presses the braking force applying member against the rotating shaft, and the brake against the spring force of the spring member. A solenoid for pulling the power applying member away from the rotating shaft;
The motor load reducing means, wherein during the rotation stop of the electric motor by supplying power to the solenoid of the electromagnetic brake from the main power source being held unrotatable the rotating shaft of the electric motor, wherein at the time of rotation of the electric motor solenoid The electromagnetic brake is controlled to be in an open state by cutting off the supply of electric power from the main power source to the electromagnetic brake, and when the electric motor cannot be controlled, electric power is supplied to the solenoid from a battery power source and the electromagnetic brake An electric cylinder, characterized in that it is an electromagnetic brake control means for controlling the cylinder in an open state. 前記動力伝達機構がラック・ピニオン機構であり、前記直動部材がラックギヤであることを特徴とする請求項１に記載の電動シリンダ。   The electric cylinder according to claim 1, wherein the power transmission mechanism is a rack and pinion mechanism, and the linear motion member is a rack gear.
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